فهرست ۱۷ کاربرد عناصر خاکی کمیاب (همراه با عکس)

Aاستعاره رایج این است که اگر نفت خون صنعت است، پس خاک کمیاب ویتامین صنعت است.

عناصر خاکی کمیاب (Rare Earth) مخفف گروهی از فلزات است. عناصر خاکی کمیاب (REE) از پایان قرن هجدهم یکی پس از دیگری کشف شده‌اند. 17 نوع عنصر خاکی کمیاب وجود دارد، از جمله 15 لانتانید در جدول تناوبی عناصر شیمیایی - لانتانیم (La)، سریم (Ce)، پراسئودیمیوم (Pr)، نئودیمیوم (Nd)، پرومتیوم (Pm) و غیره. در حال حاضر، این عنصر به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌ها مانند الکترونیک، پتروشیمی و متالورژی مورد استفاده قرار گرفته است. تقریباً هر 3 تا 5 سال، دانشمندان می‌توانند کاربردهای جدیدی از خاک کمیاب کشف کنند و از هر شش اختراع، یکی را نمی‌توان از خاک کمیاب جدا کرد.

چین سرشار از مواد معدنی کمیاب است و در سه کشور جهان رتبه اول را دارد: رتبه اول در ذخایر منابع، با حدود ۲۳٪؛ رتبه اول در تولید، با ۸۰٪ تا ۹۰٪ از کالاهای کمیاب جهان؛ رتبه اول در حجم فروش، با صادرات ۶۰٪ تا ۷۰٪ از محصولات کمیاب به خارج از کشور. در عین حال، چین تنها کشوری است که می‌تواند هر ۱۷ نوع فلز کمیاب، به ویژه فلزات کمیاب متوسط ​​و سنگین با کاربرد نظامی برجسته را تأمین کند. سهم چین رشک‌برانگیز است.

Rزمین یک منبع استراتژیک ارزشمند است که به عنوان "مونو سدیم گلوتامات صنعتی" و "مادر مواد جدید" شناخته می‌شود و به طور گسترده در علم و فناوری پیشرفته و صنایع نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرد. طبق اعلام وزارت صنایع و فناوری اطلاعات، مواد کاربردی مانند آهنربای دائمی خاکی کمیاب، لومینسانس، ذخیره‌سازی هیدروژن و کاتالیز به مواد اولیه ضروری برای صنایع پیشرفته مانند تولید تجهیزات پیشرفته، انرژی‌های نو و صنایع نوظهور تبدیل شده‌اند. همچنین به طور گسترده در الکترونیک، صنایع پتروشیمی، متالورژی، ماشین‌آلات، انرژی‌های نو، صنایع سبک، حفاظت از محیط زیست، کشاورزی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ژاپن از اوایل سال ۱۹۸۳ یک سیستم ذخیره استراتژیک برای مواد معدنی کمیاب معرفی کرد و ۸۳ درصد از مواد معدنی کمیاب داخلی خود را از چین وارد می‌کرد.

دوباره به ایالات متحده نگاه کنید، ذخایر عناصر نادر خاکی آن پس از چین در رتبه دوم قرار دارد، اما عناصر نادر خاکی آن همگی عناصر نادر خاکی سبک هستند که به دو دسته عناصر نادر خاکی سنگین و عناصر نادر خاکی سبک تقسیم می‌شوند. عناصر نادر خاکی سنگین بسیار گران هستند و استخراج عناصر نادر خاکی سبک غیراقتصادی است که توسط افراد شاغل در این صنعت به عناصر نادر خاکی تقلبی تبدیل شده است. ۸۰ درصد واردات عناصر نادر خاکی آمریکا از چین صورت می‌گیرد.

رفیق دنگ شیائوپینگ زمانی گفت: «در خاورمیانه نفت و در چین عناصر کمیاب وجود دارد.» مفهوم سخنان او کاملاً واضح است. عناصر کمیاب نه تنها «مواد معدنی کمیاب» ضروری برای یک‌پنجم محصولات با فناوری پیشرفته در جهان هستند، بلکه یک برگ برنده قدرتمند برای چین در میز مذاکرات جهانی در آینده نیز می‌باشند. حفاظت و بهره‌برداری علمی از منابع خاکی کمیاب، در سال‌های اخیر به یک استراتژی ملی تبدیل شده است که بسیاری از افراد با آرمان‌های والا، خواستار آن هستند تا از فروش و صادرات کورکورانه منابع گرانبهای خاکی کمیاب به کشورهای غربی جلوگیری شود. در سال ۱۹۹۲، دنگ شیائوپینگ به وضوح جایگاه چین را به عنوان یک کشور بزرگ دارای منابع خاکی کمیاب اعلام کرد.

فهرست کاربردهای ۱۷ عنصر خاکی کمیاب

۱- لانتانیم در مواد آلیاژی و فیلم‌های کشاورزی استفاده می‌شود.

سریم به طور گسترده در شیشه خودرو استفاده می‌شود.

۳ پراسئودیمیوم به طور گسترده در رنگدانه‌های سرامیکی استفاده می‌شود.

نئودیمیم به طور گسترده در مواد هوافضا استفاده می‌شود.

۵ سنج، انرژی کمکی برای ماهواره‌ها فراهم می‌کنند

کاربرد 6 ساماریوم در راکتور انرژی اتمی

۷- تولید لنز و نمایشگرهای کریستال مایع با یوروپیوم

گادولینیوم ۸ برای تصویربرداری تشدید مغناطیسی پزشکی

9 تربیوم در رگولاتور بال هواپیما استفاده می‌شود.

اربیوم 10 در مسافت یاب لیزری در امور نظامی استفاده می‌شود.

11 دیسپروزیم به عنوان منبع نور برای فیلم و چاپ استفاده می‌شود.

12 هولمیم برای ساخت دستگاه‌های ارتباطی نوری استفاده می‌شود.

۱۳ تولیم برای تشخیص بالینی و درمان تومورها استفاده می‌شود.

افزودنی ۱۴ ایتربیم برای عنصر حافظه کامپیوتر

کاربرد ۱۵ لوتیتیم در فناوری باتری‌های انرژی

ایتریم ۱۶ سیم‌ها و اجزای نیروی هوایی را می‌سازد

اسکاندیم اغلب برای ساخت آلیاژها استفاده می‌شود.

جزئیات به شرح زیر است:

۱

لانتانیم (LA)

در جنگ خلیج فارس، دستگاه دید در شب با عنصر خاکی کمیاب لانتانیم به منبع اصلی تانک‌های آمریکایی تبدیل شد. تصویر بالا پودر کلرید لانتانیم را نشان می‌دهد.(نقشه داده)

لانتانیم به طور گسترده در مواد پیزوالکتریک، مواد الکتروترمال، مواد ترموالکتریک، مواد مغناطیسی-مقاومتی، مواد لومینسانس (پودر آبی)، مواد ذخیره هیدروژن، شیشه نوری، مواد لیزر، مواد آلیاژی مختلف و غیره استفاده می‌شود. لانتانیم همچنین در کاتالیزورها برای تهیه بسیاری از محصولات شیمیایی آلی استفاده می‌شود. دانشمندان لانتانیم را به دلیل تأثیر آن بر محصولات کشاورزی "سوپر کلسیم" نامیده‌اند.

۲

سریم (CE)

سریم می‌تواند به عنوان کاتالیزور، الکترود قوس و شیشه مخصوص استفاده شود. آلیاژ سریم در برابر حرارت بالا مقاوم است و می‌تواند برای ساخت قطعات پیشران جت مورد استفاده قرار گیرد.(نقشه داده)

(1) سریم، به عنوان یک افزودنی شیشه، می‌تواند اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز را جذب کند و به طور گسترده در شیشه خودرو استفاده شده است. این ماده نه تنها می‌تواند از اشعه ماوراء بنفش جلوگیری کند، بلکه دمای داخل خودرو را نیز کاهش می‌دهد تا در مصرف برق برای تهویه مطبوع صرفه‌جویی شود. از سال 1997، سریا به تمام شیشه‌های خودرو در ژاپن اضافه شده است. در سال 1996، حداقل 2000 تن سریا در شیشه خودرو و بیش از 1000 تن در ایالات متحده استفاده شد.

(2) در حال حاضر، از سریم در کاتالیزور تصفیه اگزوز خودرو استفاده می‌شود که می‌تواند به طور موثری از تخلیه مقدار زیادی گاز اگزوز خودرو به هوا جلوگیری کند. مصرف سریم در ایالات متحده یک سوم کل مصرف عناصر خاکی کمیاب را تشکیل می‌دهد.

(3) سولفید سریم می‌تواند به جای سرب، کادمیوم و سایر فلزات مضر برای محیط زیست و انسان، در رنگدانه‌ها استفاده شود. می‌توان از آن برای رنگ‌آمیزی پلاستیک، پوشش‌ها، صنایع جوهر و کاغذ استفاده کرد. در حال حاضر، شرکت پیشرو در این زمینه، شرکت فرانسوی رون پلانک است.

(4) CE: سیستم لیزر LiSAF یک لیزر حالت جامد است که توسط ایالات متحده توسعه داده شده است. این لیزر می‌تواند با نظارت بر غلظت تریپتوفان، برای تشخیص سلاح‌های بیولوژیکی و پزشکی مورد استفاده قرار گیرد. سریم به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌ها استفاده می‌شود. تقریباً تمام کاربردهای عناصر خاکی کمیاب حاوی سریم هستند. مانند پودر جلا، مواد ذخیره‌سازی هیدروژن، مواد ترموالکتریک، الکترودهای تنگستن سریم، خازن‌های سرامیکی، سرامیک‌های پیزوالکتریک، ساینده‌های کاربید سیلیکون سریم، مواد اولیه پیل سوختی، کاتالیزورهای بنزین، برخی از مواد مغناطیسی دائمی، فولادهای آلیاژی مختلف و فلزات غیر آهنی.

3

پراسئودیمیوم (PR)

آلیاژ پراسئودیمیوم نئودیمیوم

(1) پراسئودیمیوم به طور گسترده در سرامیک‌های ساختمانی و سرامیک‌های روزمره استفاده می‌شود. می‌توان آن را با لعاب سرامیکی مخلوط کرد تا لعاب رنگی تولید شود و همچنین می‌توان از آن به عنوان رنگدانه زیر لعاب استفاده کرد. این رنگدانه به رنگ زرد روشن با رنگی خالص و زیبا است.

(2) برای ساخت آهنرباهای دائمی استفاده می‌شود. با استفاده از فلز ارزان قیمت پراسئودیمیوم و نئودیمیوم به جای فلز نئودیمیوم خالص برای ساخت ماده آهنربای دائمی، مقاومت در برابر اکسیژن و خواص مکانیکی آن به وضوح بهبود یافته و می‌توان آن را به آهنرباهایی با اشکال مختلف تبدیل کرد. این ماده به طور گسترده در دستگاه‌ها و موتورهای الکترونیکی مختلف استفاده می‌شود.

(3) در کراکینگ کاتالیزوری نفت استفاده می‌شود. فعالیت، گزینش‌پذیری و پایداری کاتالیزور را می‌توان با افزودن پرازئودیمیوم و نئودیمیوم غنی‌شده به غربال مولکولی زئولیت Y برای تهیه کاتالیزور کراکینگ نفت بهبود بخشید. چین در دهه 1970 شروع به استفاده صنعتی از آن کرد و مصرف آن رو به افزایش است.

(4) پراسئودیمیوم همچنین می‌تواند برای صیقل‌کاری ساینده استفاده شود. علاوه بر این، پراسئودیمیوم به طور گسترده در زمینه فیبر نوری استفاده می‌شود.

4

نئودیمیم (دوم)

چرا تانک M1 را می‌توان زودتر پیدا کرد؟ این تانک مجهز به یک مسافت‌یاب لیزری Nd: YAG است که می‌تواند در نور روز تا برد نزدیک به ۴۰۰۰ متر برسد.(نقشه داده)

با تولد پراسئودیمیوم، نئودیمیوم پا به عرصه وجود گذاشت. ورود نئودیمیوم حوزه عناصر خاکی کمیاب را فعال کرد، نقش مهمی در حوزه عناصر خاکی کمیاب ایفا کرد و بر بازار عناصر خاکی کمیاب تأثیر گذاشت.

نئودیمیم به دلیل جایگاه منحصر به فرد خود در زمینه عناصر خاکی کمیاب، سال‌هاست که به یک نقطه داغ در بازار تبدیل شده است. بزرگترین مصرف‌کننده فلز نئودیمیم، مواد آهنربای دائمی NdFeB است. ظهور آهنرباهای دائمی NdFeB، نشاط جدیدی را به حوزه فناوری پیشرفته عناصر خاکی کمیاب تزریق کرده است. آهنربای NdFeB به دلیل محصول انرژی مغناطیسی بالای خود، "پادشاه آهنرباهای دائمی" نامیده می‌شود. این آهنربا به دلیل عملکرد عالی خود به طور گسترده در الکترونیک، ماشین‌آلات و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. توسعه موفقیت‌آمیز طیف‌سنج مغناطیسی آلفا نشان می‌دهد که خواص مغناطیسی آهنرباهای NdFeB در چین به سطح جهانی رسیده است. نئودیمیم همچنین در مواد غیرآهنی استفاده می‌شود. افزودن 1.5 تا 2.5 درصد نئودیمیم به آلیاژ منیزیم یا آلومینیوم می‌تواند عملکرد دمای بالا، هوابندی و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ را بهبود بخشد. به طور گسترده به عنوان مواد هوافضا استفاده می‌شود. علاوه بر این، گارنت آلومینیوم ایتریم آلاییده شده با نئودیمیم، پرتو لیزر موج کوتاه تولید می‌کند که به طور گسترده در جوشکاری و برش مواد نازک با ضخامت کمتر از 10 میلی‌متر در صنعت استفاده می‌شود. در درمان پزشکی، از لیزر Nd:YAG برای برداشتن جراحی یا ضدعفونی زخم‌ها به جای چاقوی جراحی استفاده می‌شود. نئودیمیم همچنین برای رنگ‌آمیزی مواد شیشه‌ای و سرامیکی و به عنوان افزودنی برای محصولات لاستیکی استفاده می‌شود.

5

ترولیوم (Pm)

تولیم یک عنصر رادیواکتیو مصنوعی است که توسط راکتورهای هسته‌ای تولید می‌شود (نقشه داده‌ها)

(1) می‌تواند به عنوان منبع گرما مورد استفاده قرار گیرد. انرژی کمکی برای تشخیص خلاء و ماهواره مصنوعی فراهم می‌کند.

(2) Pm147 اشعه β کم انرژی ساطع می‌کند که می‌تواند برای ساخت باتری‌های سنج استفاده شود. به عنوان منبع تغذیه ابزارهای هدایت موشک و ساعت‌ها. این نوع باتری اندازه کوچکی دارد و می‌تواند به طور مداوم برای چندین سال استفاده شود. علاوه بر این، پرومتیوم در دستگاه‌های اشعه ایکس قابل حمل، تهیه فسفر، اندازه‌گیری ضخامت و چراغ راهنما نیز استفاده می‌شود.

6

ساماریوم (اسم)

ساماریوم فلزی (نقشه داده‌ها)

Sm زرد روشن است و ماده اولیه آهنربای دائمی Sm-Co است و آهنربای Sm-Co اولین آهنربای خاکی کمیاب مورد استفاده در صنعت است. دو نوع آهنربای دائمی وجود دارد: سیستم SmCo5 و سیستم Sm2Co17. در اوایل دهه 1970، سیستم SmCo5 اختراع شد و سیستم Sm2Co17 در دوره بعدی اختراع شد. اکنون تقاضای دومی در اولویت قرار گرفته است. خلوص اکسید ساماریوم مورد استفاده در آهنربای کبالت ساماریوم نباید خیلی زیاد باشد. با توجه به هزینه، عمدتاً حدود 95٪ از محصولات را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، اکسید ساماریوم در خازن‌ها و کاتالیزورهای سرامیکی نیز استفاده می‌شود. علاوه بر این، ساماریوم دارای خواص هسته‌ای است که می‌تواند به عنوان مواد ساختاری، مواد محافظ و مواد کنترلی برای راکتورهای انرژی اتمی مورد استفاده قرار گیرد، به طوری که می‌توان از انرژی عظیم تولید شده توسط شکافت هسته‌ای با خیال راحت استفاده کرد.

7

یوروپیم (Eu)

پودر اکسید اروپیم (نقشه داده‌ها)

اکسید اروپیم بیشتر برای فسفرها استفاده می‌شود (نقشه داده‌ها)

در سال ۱۹۰۱، یوجین-آنتول دمارکای عنصر جدیدی از «ساماریوم» به نام یوروپیوم کشف کرد. این عنصر احتمالاً از کلمه اروپا گرفته شده است. اکسید یوروپیوم بیشتر برای پودر فلورسنت استفاده می‌شود. Eu3+ به عنوان فعال‌کننده فسفر قرمز و Eu2+ به عنوان فسفر آبی استفاده می‌شود. اکنون Y2O2S:Eu3+ بهترین فسفر از نظر بازده نوری، پایداری پوشش و هزینه بازیافت است. علاوه بر این، به دلیل بهبود فناوری‌هایی مانند بهبود بازده نوری و کنتراست، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسید یوروپیوم همچنین در سال‌های اخیر به عنوان فسفر گسیل القایی برای سیستم جدید تشخیص پزشکی اشعه ایکس استفاده شده است. اکسید یوروپیوم همچنین می‌تواند برای ساخت لنزهای رنگی و فیلترهای نوری، برای دستگاه‌های ذخیره‌سازی حباب مغناطیسی استفاده شود. همچنین می‌تواند استعدادهای خود را در مواد کنترلی، مواد محافظ و مواد ساختاری راکتورهای اتمی نشان دهد.

8

گادولینیوم (Gd)

گادولینیوم و ایزوتوپ‌های آن مؤثرترین جاذب‌های نوترون هستند و می‌توانند به عنوان مهارکننده‌های راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرند. (نقشه داده‌ها)

(1) کمپلکس پارامغناطیس محلول در آب آن می‌تواند سیگنال تصویربرداری NMR بدن انسان را در درمان پزشکی بهبود بخشد.

(2) اکسید گوگرد آن می‌تواند به عنوان شبکه ماتریسی لوله اسیلوسکوپ و صفحه نمایش اشعه ایکس با روشنایی ویژه مورد استفاده قرار گیرد.

(3) گادولینیوم موجود در گادولینیوم گالیوم گارنت یک زیرلایه ایده‌آل برای حافظه حبابی است.

(4) می‌تواند به عنوان محیط تبرید مغناطیسی جامد بدون محدودیت چرخه کاموت مورد استفاده قرار گیرد.

(5) به عنوان یک مهارکننده برای کنترل سطح واکنش زنجیره‌ای نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده می‌شود تا ایمنی واکنش‌های هسته‌ای تضمین شود.

(6) به عنوان افزودنی آهنربای کبالت ساماریوم استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که عملکرد با دما تغییر نمی‌کند.

9

تربیم (Tb)

پودر اکسید تربیم (نقشه داده‌ها)

کاربرد تربیم عمدتاً شامل حوزه فناوری پیشرفته است که یک پروژه پیشرفته با فناوری فشرده و دانش فشرده و همچنین پروژه‌ای با مزایای اقتصادی قابل توجه و چشم‌انداز توسعه جذاب است.

(1) فسفرها به عنوان فعال‌کننده‌های پودر سبز در فسفرهای سه‌رنگ، مانند ماتریس فسفات فعال‌شده با تربیم، ماتریس سیلیکات فعال‌شده با تربیم و ماتریس آلومینات سریم-منیزیم فعال‌شده با تربیم، که همگی در حالت برانگیخته نور سبز ساطع می‌کنند، استفاده می‌شوند.

(2) مواد ذخیره‌سازی مغناطیسی-نوری. در سال‌های اخیر، مواد مغناطیسی-نوری تربیم به مقیاس تولید انبوه رسیده‌اند. دیسک‌های مغناطیسی-نوری ساخته شده از فیلم‌های آمورف Tb-Fe به عنوان عناصر ذخیره‌سازی کامپیوتر استفاده می‌شوند و ظرفیت ذخیره‌سازی 10 تا 15 برابر افزایش می‌یابد.

(3) شیشه مغناطیسی-نوری، شیشه چرخشی فارادی حاوی تربیوم، ماده کلیدی برای ساخت چرخاننده‌ها، ایزولاتورها و حلقه‌سازها است که به طور گسترده در فناوری لیزر مورد استفاده قرار می‌گیرند. به ویژه، توسعه ترفنول، کاربرد جدیدی از ترفنول را که ماده جدیدی است که در دهه 1970 کشف شد، گشوده است. نیمی از این آلیاژ از تربیوم و دیسپروزیم، گاهی اوقات با هولمیوم و بقیه آهن تشکیل شده است. این آلیاژ برای اولین بار توسط آزمایشگاه ایمز در آیووا، ایالات متحده آمریکا توسعه داده شد. هنگامی که ترفنول در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، اندازه آن بیشتر از مواد مغناطیسی معمولی تغییر می‌کند، که می‌تواند برخی حرکات مکانیکی دقیق را ممکن سازد. تربیوم دیسپروزیم آهن در ابتدا عمدتاً در سونار استفاده می‌شد و در حال حاضر در بسیاری از زمینه‌ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. از سیستم تزریق سوخت، کنترل دریچه مایع، میکروموقعیت‌یابی گرفته تا محرک‌های مکانیکی، مکانیسم‌ها و تنظیم‌کننده‌های بال برای تلسکوپ‌های فضایی هواپیما.

10

دی (دی)

دیسپروزیم فلزی (نقشه داده‌ها)

(1) به عنوان یک افزودنی آهنرباهای دائمی NdFeB، افزودن حدود 2 تا 3 درصد دیسپروزیم به این آهنربا می‌تواند نیروی وادارندگی آن را بهبود بخشد. در گذشته، تقاضا برای دیسپروزیم زیاد نبود، اما با افزایش تقاضا برای آهنرباهای NdFeB، به یک عنصر افزودنی ضروری تبدیل شد و عیار آن باید حدود 95 تا 99.9 درصد باشد و تقاضا نیز به سرعت افزایش یافت.

(2) دیسپروزیم به عنوان فعال کننده فسفر استفاده می‌شود. دیسپروزیم سه ظرفیتی یک یون فعال کننده امیدوارکننده برای مواد لومینسانس سه رنگ با یک مرکز لومینسانس است. این ماده عمدتاً از دو باند انتشار تشکیل شده است، یکی انتشار نور زرد و دیگری انتشار نور آبی. مواد لومینسانس آلاییده شده با دیسپروزیم می‌توانند به عنوان فسفرهای سه رنگ استفاده شوند.

(3) دیسپروزیم یک ماده خام فلزی ضروری برای تهیه آلیاژ ترفنول در آلیاژ مغناطیسی است که می‌تواند برخی از فعالیت‌های دقیق حرکت مکانیکی را تحقق بخشد. (4) فلز دیسپروزیم می‌تواند به عنوان ماده ذخیره‌سازی مغناطیسی-نوری با سرعت ضبط و حساسیت خواندن بالا مورد استفاده قرار گیرد.

(5) در تهیه لامپ‌های دیسپروزیم مورد استفاده قرار می‌گیرد، ماده‌ی فعال مورد استفاده در لامپ‌های دیسپروزیم، یدید دیسپروزیم است که دارای مزایای روشنایی بالا، رنگ خوب، دمای رنگ بالا، اندازه کوچک، قوس پایدار و غیره است و به عنوان منبع نور برای فیلم و چاپ استفاده شده است.

(6) دیسپروزیم به دلیل سطح مقطع بزرگ جذب نوترون، برای اندازه‌گیری طیف انرژی نوترون یا به عنوان جاذب نوترون در صنعت انرژی اتمی استفاده می‌شود.

(7) Dy3Al5O12 همچنین می‌تواند به عنوان ماده‌ی کار مغناطیسی برای تبرید مغناطیسی استفاده شود. با توسعه‌ی علم و فناوری، زمینه‌های کاربرد دیسپروزیم به طور مداوم گسترش و توسعه خواهد یافت.

11

هولمیم (هو)

آلیاژ هو-آهن (نقشه داده‌ها)

در حال حاضر، زمینه کاربرد آهن نیاز به توسعه بیشتر دارد و مصرف آن خیلی زیاد نیست. اخیراً، موسسه تحقیقات عناصر کمیاب فولاد بائوتو، فناوری تصفیه تقطیر با دمای بالا و خلاء بالا را به کار گرفته و فلز با خلوص بالای Qin Ho/>RE>99.9% را با محتوای کم ناخالصی‌های غیر عناصر کمیاب توسعه داده است.

در حال حاضر، کاربردهای اصلی قفل‌ها عبارتند از:

(1) به عنوان یک افزودنی لامپ هالوژن فلزی، لامپ هالوژن فلزی نوعی لامپ تخلیه گازی است که بر اساس لامپ جیوه فشار بالا توسعه یافته است و ویژگی آن این است که لامپ با هالیدهای مختلف عناصر خاکی کمیاب پر شده است. در حال حاضر، یدیدهای عناصر خاکی کمیاب عمدتاً استفاده می‌شوند که هنگام تخلیه گاز، خطوط طیفی مختلفی منتشر می‌کنند. ماده فعال مورد استفاده در لامپ آهنی، کینیودیدها است. غلظت بالاتری از اتم‌های فلزی را می‌توان در ناحیه قوس به دست آورد و در نتیجه راندمان تابش را تا حد زیادی بهبود بخشید.

(2) آهن می‌تواند به عنوان افزودنی برای ضبط آهن یا میلیارد آلومینیوم گارنت استفاده شود

(3) گارنت آلومینیوم آلاییده شده با خین (Ho: YAG) می‌تواند لیزر 2um ساطع کند و میزان جذب لیزر 2um توسط بافت‌های انسانی بالا است، تقریباً سه برابر بیشتر از Hd: YAG. بنابراین، هنگام استفاده از لیزر Ho: YAG برای عمل‌های پزشکی، نه تنها می‌تواند راندمان و دقت عمل را بهبود بخشد، بلکه ناحیه آسیب حرارتی را نیز به اندازه کوچکتری کاهش می‌دهد. پرتو آزاد تولید شده توسط کریستال قفل می‌تواند چربی را بدون ایجاد گرمای بیش از حد از بین ببرد. به منظور کاهش آسیب حرارتی به بافت‌های سالم، گزارش شده است که درمان گلوکوم با لیزر w در ایالات متحده می‌تواند درد جراحی را کاهش دهد. سطح کریستال لیزر 2um در چین به سطح بین‌المللی رسیده است، بنابراین توسعه و تولید این نوع کریستال لیزر ضروری است.

(4) مقدار کمی کروم نیز می‌تواند به آلیاژ مغناطیسی ترفنول-دی اضافه شود تا میدان خارجی مورد نیاز برای مغناطش اشباع کاهش یابد.

(5) علاوه بر این، فیبر آلاییده شده با آهن می‌تواند برای ساخت لیزر فیبری، تقویت‌کننده فیبری، حسگر فیبری و سایر دستگاه‌های ارتباط نوری استفاده شود که نقش مهم‌تری در ارتباط سریع فیبر نوری امروزی ایفا خواهند کرد.

12

اربیم (ER)

پودر اکسید اربیوم (جدول اطلاعات)

(1) انتشار نور Er3+ در طول موج 1550 نانومتر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا این طول موج در کمترین میزان اتلاف فیبر نوری در ارتباطات فیبر نوری قرار دارد. پس از تحریک توسط نور 980 نانومتر و 1480 نانومتر، یون طعمه (Er3+) از حالت پایه 4115/2 به حالت پرانرژی 4I13/2 منتقل می‌شود. هنگامی که Er3+ در حالت پرانرژی به حالت پایه برمی‌گردد، نوری با طول موج 1550 نانومتر ساطع می‌کند. فیبر کوارتز می‌تواند نور با طول موج‌های مختلف را منتقل کند، با این حال، میزان تضعیف نوری باند ۱۵۵۰ نانومتر کمترین مقدار (۰.۱۵ دسی‌بل بر کیلومتر) را دارد که تقریباً پایین‌ترین حد میزان تضعیف است. بنابراین، افت نوری در ارتباطات فیبر نوری زمانی که به عنوان نور سیگنال در ۱۵۵۰ نانومتر استفاده می‌شود، حداقل است. به این ترتیب، اگر غلظت مناسبی از طعمه در ماتریس مناسب مخلوط شود، تقویت‌کننده می‌تواند افت در سیستم ارتباطی را طبق اصل لیزر جبران کند. بنابراین، در شبکه مخابراتی که نیاز به تقویت سیگنال نوری ۱۵۵۰ نانومتر دارد، تقویت‌کننده فیبر دوپه شده با طعمه یک وسیله نوری ضروری است. در حال حاضر، تقویت‌کننده فیبر سیلیکا دوپه شده با طعمه تجاری شده است. گزارش شده است که برای جلوگیری از جذب بی‌فایده، مقدار دوپه شده در فیبر نوری ده‌ها تا صدها ppm است. توسعه سریع ارتباطات فیبر نوری، زمینه‌های کاربردی جدیدی را ایجاد خواهد کرد.

(2) (2) علاوه بر این، کریستال لیزر آلاییده شده با طعمه و لیزر خروجی 1730 نانومتر و 1550 نانومتر آن برای چشم انسان بی‌خطر هستند، عملکرد انتقال جوی خوبی دارند، توانایی نفوذ قوی در دود میدان جنگ دارند، امنیت خوبی دارند، توسط دشمن به راحتی قابل شناسایی نیستند و کنتراست تابش اهداف نظامی زیاد است. این ماده به یک مسافت‌یاب لیزری قابل حمل تبدیل شده است که برای چشم انسان در استفاده نظامی بی‌خطر است.

(3) (3) Er3+ را می‌توان به شیشه اضافه کرد تا ماده لیزری شیشه‌ای کمیاب ساخته شود که ماده لیزری جامدی با بزرگترین انرژی پالس خروجی و بالاترین توان خروجی است.

(4) Er3+ همچنین می‌تواند به عنوان یک یون فعال در مواد لیزر تبدیل به بالای عناصر خاکی کمیاب استفاده شود.

(5) (5) علاوه بر این، از طعمه می‌توان برای رنگ‌زدایی و رنگ‌آمیزی شیشه عینک و شیشه کریستال نیز استفاده کرد.

13

تولیم (TM)

پس از تابش در یک راکتور هسته‌ای، تولیم ایزوتوپی تولید می‌کند که می‌تواند اشعه ایکس ساطع کند، که می‌تواند به عنوان یک منبع اشعه ایکس قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد.(نقشه داده)

(1)TM به عنوان منبع اشعه دستگاه اشعه ایکس قابل حمل استفاده می شود. پس از تابش در راکتور هسته ای،TMنوعی ایزوتوپ تولید می‌کند که می‌تواند اشعه ایکس ساطع کند، که می‌توان از آن برای ساخت دستگاه پرتودهی خون قابل حمل استفاده کرد. این نوع رادیومتر می‌تواند یو-۱۶۹ را به ... تبدیل کند.TM-170 تحت اثر پرتو بالا و متوسط، و تابش اشعه ایکس برای تابش به خون و کاهش گلبول‌های سفید خون. این گلبول‌های سفید خون هستند که باعث رد پیوند عضو می‌شوند، به طوری که رد اولیه اعضا را کاهش می‌دهند.

(2) (2)TMهمچنین به دلیل میل ترکیبی بالای آن با بافت تومور، می‌تواند در تشخیص بالینی و درمان تومور مورد استفاده قرار گیرد. خاک کمیاب سنگین نسبت به خاک کمیاب سبک سازگارتر است، به خصوص میل ترکیبی یو بیشترین است.

(3) (3) حساس‌کننده اشعه ایکس Laobr: br (آبی) به عنوان فعال‌کننده در فسفر صفحه حساس‌سازی اشعه ایکس برای افزایش حساسیت نوری استفاده می‌شود، در نتیجه میزان مواجهه و آسیب اشعه ایکس به انسان کاهش می‌یابد. × دوز تابش 50٪ است که اهمیت عملی مهمی در کاربردهای پزشکی دارد.

(4) (4) لامپ متال هالید می‌تواند به عنوان منبع روشنایی جدید به عنوان افزودنی استفاده شود.

(5) (5) Tm3+ را می‌توان به شیشه اضافه کرد تا ماده لیزر شیشه‌ای عناصر خاکی کمیاب ساخته شود، که ماده لیزر حالت جامد با بزرگترین پالس خروجی و بالاترین توان خروجی است. Tm3+ همچنین می‌تواند به عنوان یون فعال‌سازی مواد لیزر تبدیل به بالای عناصر خاکی کمیاب استفاده شود.

14

ایتربیم (Yb)

فلز ایتربیم (نقشه داده‌ها)

(1) به عنوان ماده پوشش محافظ حرارتی. نتایج نشان می‌دهد که آینه می‌تواند مقاومت به خوردگی پوشش روی رسوب الکتریکی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، و اندازه دانه پوشش دارای آینه کوچکتر از پوشش بدون آینه است.

(2) به عنوان ماده مغناطیسی-انقباضی. این ماده دارای ویژگی‌های مغناطیسی-انقباضی غول‌پیکر، یعنی انبساط در میدان مغناطیسی است. این آلیاژ عمدتاً از آلیاژ آینه/فریت و آلیاژ دیسپروزیم/فریت تشکیل شده است و نسبت مشخصی از منگنز برای ایجاد مغناطیسی-انقباضی غول‌پیکر اضافه شده است.

(3) المان آینه‌ای مورد استفاده برای اندازه‌گیری فشار. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که حساسیت المان آینه‌ای در محدوده فشار کالیبره شده بالا است، که راه جدیدی را برای کاربرد آینه در اندازه‌گیری فشار باز می‌کند.

(4) پرکننده‌های رزینی برای حفره‌های دندان‌های آسیاب به جای آمالگام نقره که معمولاً در گذشته استفاده می‌شد.

(5) محققان ژاپنی با موفقیت آماده‌سازی لیزر موجبر خطی توکار وانادیوم بات گارنت آلاییده با آینه را به پایان رسانده‌اند که برای توسعه بیشتر فناوری لیزر از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه بر این، از این آینه برای فعال‌کننده پودر فلورسنت، سرامیک‌های رادیویی، افزودنی عنصر حافظه الکترونیکی کامپیوتر (حباب مغناطیسی)، شار فیبر شیشه‌ای و افزودنی شیشه نوری و غیره نیز استفاده می‌شود.

15

لوتتیم (Lu)

پودر اکسید لوتتیم (نقشه داده‌ها)

کریستال سیلیکات ایتریوم لوتتیوم (نقشه داده)

(1) ساخت برخی آلیاژهای خاص. به عنوان مثال، آلیاژ آلومینیوم لوتتیوم می‌تواند برای آنالیز فعال‌سازی نوترونی استفاده شود.

(2) نوکلئیدهای لوتتیم پایدار نقش کاتالیزوری در کراکینگ نفت، آلکیلاسیون، هیدروژناسیون و پلیمریزاسیون دارند.

(3) افزودن آهن ایتریم یا گارنت آلومینیوم ایتریم می‌تواند برخی از خواص را بهبود بخشد.

(4) مواد اولیه مخزن حباب مغناطیسی.

(5) یک کریستال کاربردی کامپوزیتی، آلومینیوم ایتریم نئودیمیم تترابورات آلاییده با لوتتیم، متعلق به حوزه فنی رشد کریستال خنک‌کننده محلول نمکی است. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که کریستال NYAB آلاییده با لوتتیم از نظر یکنواختی نوری و عملکرد لیزر نسبت به کریستال NYAB برتری دارد.

(6) مشخص شده است که لوتیتیم کاربردهای بالقوه‌ای در نمایشگرهای الکتروکرومیک و نیمه‌رساناهای مولکولی کم‌بعد دارد. علاوه بر این، لوتیتیم در فناوری باتری‌های انرژی و فعال‌کننده فسفر نیز استفاده می‌شود.

16

ایتریم (y)

ایتریم به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، ایتریم آلومینیوم گارنت می‌تواند به عنوان ماده لیزر استفاده شود، ایتریم آهن گارنت برای فناوری مایکروویو و انتقال انرژی صوتی استفاده می‌شود، و ایتریم وانادات آلاییده شده با یوروپیم و اکسید ایتریم آلاییده شده با یوروپیم به عنوان فسفر برای تلویزیون‌های رنگی استفاده می‌شوند. (نقشه داده‌ها)

(1) افزودنی‌ها برای فولاد و آلیاژهای غیرآهنی. آلیاژ FeCr معمولاً حاوی 0.5 تا 4 درصد ایتریم است که می‌تواند مقاومت در برابر اکسیداسیون و شکل‌پذیری این فولادهای ضد زنگ را افزایش دهد. خواص جامع آلیاژ MB26 با افزودن مقدار مناسبی از خاک کمیاب مخلوط غنی از ایتریم، که می‌تواند جایگزین برخی از آلیاژهای آلومینیوم با استحکام متوسط ​​شود و در اجزای تحت تنش هواپیما استفاده شود، به وضوح بهبود می‌یابد. افزودن مقدار کمی خاک کمیاب غنی از ایتریم به آلیاژ Al-Zr، رسانایی آن آلیاژ را می‌توان بهبود بخشید. این آلیاژ توسط اکثر کارخانه‌های سیم در چین پذیرفته شده است. افزودن ایتریم به آلیاژ مس، رسانایی و استحکام مکانیکی را بهبود می‌بخشد.

(2) مواد سرامیکی نیترید سیلیکون حاوی 6٪ ایتریم و 2٪ آلومینیوم می‌توانند برای توسعه قطعات موتور استفاده شوند.

(3) پرتو لیزر Nd: Y: Al: Garnet با توان 400 وات برای سوراخکاری، برش و جوشکاری قطعات بزرگ استفاده می‌شود.

(4) صفحه نمایش میکروسکوپ الکترونی متشکل از تک بلور گارنت Y-Al دارای درخشندگی فلورسانس بالا، جذب کم نور پراکنده و مقاومت خوب در برابر دمای بالا و مقاومت مکانیکی در برابر سایش است.

(5) آلیاژ ساختاری با ایتریم بالا حاوی 90٪ ایتریم می‌تواند در هوانوردی و سایر مکان‌هایی که نیاز به چگالی کم و نقطه ذوب بالا دارند، استفاده شود.

(6) ماده رسانای پروتون دمای بالای SrZrO3 آلاییده شده با ایتریوم، که در حال حاضر توجه زیادی را به خود جلب کرده است، برای تولید پیل‌های سوختی، پیل‌های الکترولیتی و حسگرهای گازی که به حلالیت بالای هیدروژن نیاز دارند، از اهمیت زیادی برخوردار است. علاوه بر این، ایتریوم همچنین به عنوان ماده پاشش دمای بالا، رقیق‌کننده سوخت راکتور اتمی، افزودنی برای مواد مغناطیسی دائمی و یک جاذب در صنعت الکترونیک استفاده می‌شود.

17

اسکاندیم (SC)

اسکاندیم فلزی (نقشه داده‌ها)

در مقایسه با عناصر ایتریم و لانتانیدها، اسکاندیم شعاع یونی بسیار کوچکی دارد و قلیاییت هیدروکسید آن به ویژه ضعیف است. بنابراین، هنگامی که اسکاندیم و عناصر خاکی کمیاب با هم مخلوط می‌شوند، اسکاندیم ابتدا در واکنش با آمونیاک (یا قلیایی بسیار رقیق) رسوب می‌کند، بنابراین می‌توان آن را به راحتی با روش "رسوب کسری" از عناصر خاکی کمیاب جدا کرد. روش دیگر استفاده از تجزیه قطبش نیترات برای جداسازی است. نیترات اسکاندیم آسان‌ترین تجزیه را دارد و در نتیجه به هدف جداسازی دست می‌یابد.

Sc را می‌توان با الکترولیز به دست آورد. ScCl3، KCl و LiCl در طول پالایش اسکاندیم با هم ذوب می‌شوند و روی مذاب به عنوان کاتد برای الکترولیز استفاده می‌شود، به طوری که اسکاندیم روی الکترود روی رسوب می‌کند و سپس روی تبخیر می‌شود تا اسکاندیم به دست آید. علاوه بر این، اسکاندیم به راحتی هنگام پردازش سنگ معدن برای تولید عناصر اورانیوم، توریم و لانتانید بازیابی می‌شود. بازیابی جامع اسکاندیم مرتبط از سنگ معدن تنگستن و قلع نیز یکی از منابع مهم اسکاندیم است. اسکاندیم ...این ترکیب عمدتاً به حالت سه ظرفیتی است که به راحتی در هوا به Sc2O3 اکسید می‌شود و درخشش فلزی خود را از دست می‌دهد و به خاکستری تیره تبدیل می‌شود.　

کاربردهای اصلی اسکاندیم عبارتند از:

(1) اسکاندیم می‌تواند با آب داغ واکنش داده و هیدروژن آزاد کند، و همچنین در اسید محلول است، بنابراین یک عامل کاهنده قوی است.

(2) اکسید و هیدروکسید اسکاندیم فقط قلیایی هستند، اما خاکستر نمک آن به سختی هیدرولیز می‌شود. کلرید اسکاندیم کریستال سفید، محلول در آب و به آرامی در هوا مایع می‌شود.　(3) در صنعت متالورژی، اسکاندیم اغلب برای ساخت آلیاژها (افزودنی‌های آلیاژی) برای بهبود استحکام، سختی، مقاومت در برابر حرارت و عملکرد آلیاژها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، افزودن مقدار کمی اسکاندیم به آهن مذاب می‌تواند خواص چدن را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، در حالی که افزودن مقدار کمی اسکاندیم به آلومینیوم می‌تواند استحکام و مقاومت در برابر حرارت آن را بهبود بخشد.

(4) در صنعت الکترونیک، اسکاندیم می‌تواند به عنوان دستگاه‌های نیمه‌هادی مختلف مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، کاربرد سولفیت اسکاندیم در نیمه‌هادی‌ها در داخل و خارج از کشور مورد توجه قرار گرفته است و فریت حاوی اسکاندیم نیز در ... امیدوارکننده است.هسته‌های مغناطیسی کامپیوتر　

(5) در صنایع شیمیایی، ترکیب اسکاندیم به عنوان یک عامل دهیدروژناسیون و آب‌زدایی الکل استفاده می‌شود که یک کاتالیزور کارآمد برای تولید اتیلن و کلر از اسید هیدروکلریک ضایعاتی است.　

(6) در صنعت شیشه، می‌توان شیشه‌های مخصوصی حاوی اسکاندیم تولید کرد.　

(7) در صنعت منبع نور الکتریکی، لامپ‌های اسکاندیم و سدیم ساخته شده از اسکاندیم و سدیم از مزایای راندمان بالا و رنگ نور مثبت برخوردارند.　

(8) اسکاندیم به شکل 45Sc در طبیعت وجود دارد. علاوه بر این، نه ایزوتوپ رادیواکتیو اسکاندیم، یعنی 40 تا 44Sc و 46 تا 49Sc، وجود دارد. در میان آنها، 46Sc به عنوان یک ردیاب، در صنایع شیمیایی، متالورژی و اقیانوس شناسی استفاده شده است. در پزشکی، افرادی در خارج از کشور هستند که با استفاده از 46Sc برای درمان سرطان مطالعه می‌کنند.